БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАТЕРИАЛОВ С РАЗНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F16B5/02 

Изобретение относится к болтовым соединениям деталей, выполненных из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Болтовое соединение может применяться в машиностроении, приборостроении и при изготовлении космических аппаратов, работающих в условиях нестационарных тепловых потоков.

В качестве аналога известна одноподвижная поступательная кинематическая пара с направляющими винтами, в которой первое звено имеет прорезь, скользящую по винтам, принадлежащим второму звену (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. Т.1. М.: Наука, 1979 С.33). Соединение обеспечивает поступательное движение соединяемых деталей в одном направлении и может использоваться для болтового соединения деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, когда размеры соединяемых деталей превалируют в направлении паза.

Недостатком аналога является то, что для групповых болтовых соединений деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, имеющих протяженные размеры в плоскости стыка и работающих в нестационарных тепловых потоках, подобный способ соединения приводит к возникновению распорных реакций в болтах.

В качестве прототипа выбрано болтовое соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, представленное в патенте RU №2263827, включающее первую деталь, вторую деталь и болты, при этом в первой детали выполнены прорези с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях.

Недостатком прототипа является неравномерное распределение поперечных нагрузок, вследствие того, что часть болтов установлена в отверстиях первой детали с зазорами, и, соответственно, указанные болты не предназначены для восприятия поперечных нагрузок.

Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие существенные признаки: болтовое соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, включающее первую деталь, вторую деталь и болты, соединяющие детали между собой, при этом в первой детали выполнены прорези с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является равномерное распределение поперечных нагрузок на болты, и как следствие, - снижение максимальных напряжений в болтах от силового воздействия при тепловой развязке соединяемых деталей.

Указанная задача решается за счет того, что болтовое соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, включающее первую деталь, вторую деталь и болты, соединяющие детали между собой, выполнено так, что в первой детали выполнены прорези с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях, выполнено так, что прорези ориентированы вдоль лучей, имеющих общую точку пересечения в плоскости соединения деталей, которая служит полюсом тепловых деформаций, при этом полюс тепловых деформаций не является жестко закрепленной точкой и в нем отсутствует болтовое соединение.

Техническим результатом изобретения является равномерное распределение поперечных нагрузок на болты, и как следствие снижение максимальных напряжений в них, при обеспечении тепловой развязки соединяемых деталей.

Сущность технического решения поясняется рисунками, на которых показано:

На фиг. 1 показан общий вид болтового 1-8 соединения двух деталей 9, 10;

На фиг. 2 показано положение болтов 1-8 в сечении первой детали 9.

Группа болтов 1-8 удерживает в состоянии контакта по стыку две детали из материалов с разными коэффициентами теплового расширения: деталь 9, выполненную, например, из алюминия (коэффициент 24,58*10⁻⁶ К⁻¹) и деталь 10, например, из стали 40 (коэффициент 13,510⁻⁶*К⁻¹). Болты 1-8 установлены в прорезях в детали 9 и установлены в резьбовые отверстия детали 10. Головки болтов 1-8 прижимают соединяемые детали 9, 10 по плоскости стыка и препятствуют его раскрытию. Полюсом тепловых деформаций является пересечение лучей, выходящих из прорезей первой детали 9, при этом в полюсе тепловых деформаций отсутствует болтовое соединение (полюс тепловых деформаций - это точка тела, которая остается неподвижной в пространстве при тепловой деформации этого тела).

Первая деталь 9 через прорези совершает перемещения относительно полюса тепловых деформаций при изменении температуры, при приложении силовой нагрузки болты 1-8 воспринимают поперечную нагрузку.

Количество болтов в соединении не влияет на реализацию изобретения, и определяются конструктивными соображениями.

Изготовленное таким образом болтовое соединение позволяет решить задачу изобретения, а именно обеспечить равномерное распределение поперечных нагрузок на болты, и как следствие снизить максимальные напряжения в болтах при обеспечении тепловой развязки соединяемых деталей.

Изобретение относится к болтовым соединениям деталей, выполненных из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Болтовое соединение содержит первую деталь, вторую деталь и болты, соединяющие детали между собой, выполнено так, что в первой детали выполнены прорези с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях. Прорези ориентированы вдоль лучей, имеющих общую точку пересечения в плоскости соединения деталей, которая служит полюсом тепловых деформаций, при этом полюс тепловых деформаций не является жестко закрепленной точкой и в нем отсутствует болтовое соединение. Технический результат: обеспечение равномерного распределения поперечных нагрузок на болты и, как следствие, снижение максимальных напряжений в болтах при обеспечении тепловой развязки соединяемых деталей. 2 ил.

Болтовое соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, включающее первую деталь, вторую деталь и болты, соединяющие детали между собой, при этом в первой детали выполнены прорези с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях, отличающееся тем, что прорези ориентированы вдоль лучей, имеющих общую точку пересечения в плоскости соединения деталей, которая служит полюсом тепловых деформаций, при этом полюс тепловых деформаций не является жестко закрепленной точкой и в нем отсутствует болтовое соединение.